污泥預(yù)處理及其在硅酸鹽制品中的運(yùn)用

范明川

（華新水泥（恩平）有限公司，廣東 恩平 529400）

在我國(guó)，污泥的處理具有十分迫切和重要的現(xiàn)實(shí)意義。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得我國(guó)污泥排放量不斷增加，這些污泥本身具有的有害物質(zhì)使得其不能隨意排放，環(huán)境生態(tài)的要求使對(duì)污泥的處理要求也越來(lái)越嚴(yán)格。本文從污淤泥處理的重要性出發(fā)，分析了當(dāng)今污泥處理的現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)污泥處理的方式進(jìn)行探討，在污泥處理后運(yùn)用到硅酸鹽制品中的可能進(jìn)行了研究，以此來(lái)保證污淤泥能夠得到有效的處理，并為我國(guó)新型建筑材料的研究提供借鑒。如果能夠?qū)崿F(xiàn)污泥預(yù)處理后運(yùn)用到我國(guó)硅酸鹽建筑制品中，不僅能夠有效地保護(hù)環(huán)境，解決污泥的處理問(wèn)題，而且能夠更加有效地利用資源，完善我國(guó)的資源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展利用，從而保證人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，保證社會(huì)利益與生態(tài)利益的和諧統(tǒng)一。

1 污泥處理的重要性與現(xiàn)狀

根據(jù)研究資料顯示：污泥是污水處理過(guò)程后余下的一種以水分、有機(jī)質(zhì)組分為主體的復(fù)雜多相混合物，固體成分主要包括有機(jī)物、無(wú)機(jī)物顆粒、膠體、細(xì)菌殘?bào)w等，還包含大量的病原體、寄生蟲(chóng)（卵）和各種有毒有害的有機(jī)污染物，從污泥中檢測(cè)到的化合物中，有一半以上被認(rèn)定為有害物質(zhì)，工業(yè)污水污泥往往還含有多種重金屬元素，這些重金屬元素一旦通過(guò)環(huán)境進(jìn)入人體內(nèi)，將對(duì)人體血液系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)器官造成不可逆的破壞。污泥具有的危險(xiǎn)性使得對(duì)污泥的處理必須更加嚴(yán)格和仔細(xì)，如果對(duì)污泥的處理不及時(shí)或者不徹底，不僅會(huì)嚴(yán)重危害環(huán)境，而且還會(huì)對(duì)人們的生命安全和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失[1]。

在我國(guó)可持續(xù)發(fā)展道路的要求下，建筑行業(yè)中采用的實(shí)心粘土磚被全面禁止，這種粘土磚對(duì)于我國(guó)的耕地資源造成了嚴(yán)重的破壞，在粘土磚被禁止之后，我國(guó)必須尋找能夠代替粘土磚的新型建筑材料，而污泥與粘土的性質(zhì)相似，在進(jìn)行預(yù)處理后，污泥本身的特性能夠使其在硅酸鹽制品中進(jìn)行運(yùn)用實(shí)驗(yàn)，如果能夠?qū)⑽勰喑晒\(yùn)用到我國(guó)的硅酸鹽建筑制品中，不僅能夠有效解決資源循環(huán)使用的問(wèn)題，而且對(duì)于促進(jìn)我國(guó)新型建筑材料的研發(fā)具有十分重要的科技進(jìn)步意義[2]。

在我國(guó)城市化建設(shè)發(fā)展的過(guò)程中，我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于城市的環(huán)境管理著重放在了處理城市污水廢水方面，對(duì)于固體的污泥處理明顯不夠重視，導(dǎo)致近年來(lái)污泥對(duì)于環(huán)境的影響越來(lái)越大，在我國(guó)污水處理廠建設(shè)得越來(lái)越多的情況下，很多污泥由于得不到針對(duì)性的處理，反而簡(jiǎn)單地堆放或進(jìn)入了填埋場(chǎng)，這種簡(jiǎn)單的處理方式不僅不能使污泥得到有效的處置，反而其中的危害物質(zhì)會(huì)對(duì)填埋廠附近的環(huán)境造成破壞。

根據(jù)國(guó)外對(duì)于污泥處理的長(zhǎng)期研究，在處理污泥上主要采用了三種方式，即衛(wèi)生填埋、土地利用和焚燒。這三種方式中，污泥的衛(wèi)生填埋是基于傳統(tǒng)填埋的一種環(huán)境處理方法，工藝流程簡(jiǎn)單，需要采用科學(xué)的方法進(jìn)行選址并嚴(yán)格地管理場(chǎng)地，這種處理方式需要占用大量的土地面積，并開(kāi)展大范圍的地基處理，屬于比較原始的填埋方式，對(duì)污泥的處理占比低，環(huán)保性差，成本高。土地利用的方式則是將污泥進(jìn)行發(fā)酵、堆肥后重新用于土地，污泥雖然具有大量的有害元素，但是其中也包含著豐富的氮、磷、鉀等適合植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素，通過(guò)土地利用的方式能夠有效地利用污泥，但是這種方式對(duì)于污泥的處理占比低，針對(duì)我國(guó)大量的污泥排放并不能完全解決污泥的處理問(wèn)題。焚燒的方法就是將污泥進(jìn)行單獨(dú)或摻雜在電廠、水泥廠中進(jìn)行焚燒，這種焚燒方法可以快速大量地解決污泥的排放，通過(guò)燃燒回收污泥的能量，對(duì)于污泥中的有害物質(zhì)也能做到有效的殺菌除臭，從20實(shí)際90年代以來(lái)成為了很多發(fā)達(dá)國(guó)家的首選處理方式。但是在我國(guó)，由于我國(guó)起步晚，發(fā)展時(shí)間短，受經(jīng)濟(jì)條件限制在處理污泥的比例上還偏低。在過(guò)去通常采用的是簡(jiǎn)單的填埋，近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展逐漸采用了更加有效安全的處理方式，但在對(duì)污泥的利用上還存在著不足[3]。

2 污泥處理在硅酸鹽制品中運(yùn)用的可能

2.1 燒結(jié)制品中運(yùn)用的可能

國(guó)外對(duì)利用污泥生產(chǎn)建材產(chǎn)品的研究要早于我國(guó)，新加坡從1984年開(kāi)始，就已經(jīng)報(bào)道了污泥與粘土混合制磚的研究，并發(fā)現(xiàn)污泥焚燒灰制成的磚，強(qiáng)度要高于利用未處理污泥或干化污泥制成的磚，日本的污泥焚燒灰制磚技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界頂尖水平，目前已經(jīng)建成十余座工廠完全利用市政污泥焚燒灰制磚，產(chǎn)品廣泛用于公共設(shè)施。污泥的主要無(wú)機(jī)成分與水泥原料的成分極為相似，在經(jīng)過(guò)焚燒處理之后更是具有與水泥熟料相似的礦物成分，因此污泥是具有成為新興建筑材料的可能的。但是由于污泥本身包含著大量的有害物質(zhì)，在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，學(xué)者們更加關(guān)注的是將污泥運(yùn)用到建筑上是否會(huì)因其中的重金屬成分而對(duì)環(huán)境造成破壞。根據(jù)污泥用作建筑行業(yè)原材料的環(huán)境影響研究表明，污泥在經(jīng)過(guò)焚燒的高溫處理后，其中的有害物質(zhì)大多經(jīng)過(guò)殺菌除臭能夠得到非常有效的解決，而其中的重金屬元素在高溫條件下得到了有效的固化，從而在用作硅酸鹽建筑原材料時(shí)能夠保護(hù)環(huán)境，避免造成環(huán)境污染[4]。

我國(guó)在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究后，根據(jù)污泥自身的成分分析，通過(guò)將污泥進(jìn)行燒制，發(fā)現(xiàn)以污泥灰為原材料的燒結(jié)制品能夠有效地利用污泥資源，且其中各項(xiàng)屬性都滿足了國(guó)家對(duì)于制磚品的生產(chǎn)要求，在經(jīng)過(guò)大量的研究實(shí)驗(yàn)后，研究人員成功研發(fā)出一種輕質(zhì)磚，不僅能夠?qū)⑽勰噘Y源進(jìn)行最大限度的利用，而且有效控制了污泥中的有害元素，使其中的重金屬元素有效固化，整個(gè)污泥制磚的各項(xiàng)指標(biāo)都滿足了國(guó)家關(guān)于燒結(jié)磚的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了污泥在硅鹽酸制品中的有效運(yùn)用。

除了將污泥燒結(jié)成為磚制品以外，我國(guó)也已經(jīng)有了利用污泥燒結(jié)制作成為輕骨料運(yùn)用到硅酸鹽建材中的研究經(jīng)驗(yàn)。在我國(guó)，最為廣泛的人造輕骨料材料是陶粒。為了將污泥燒結(jié)成陶粒，我國(guó)的專家學(xué)者們也是經(jīng)過(guò)了廣泛的研究探索的。根據(jù)研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以污水廠污泥與河道底泥為代表的兩種污泥廢料，通過(guò)添加一定比例的粉煤灰，再經(jīng)過(guò)高溫?zé)疲軌蛑圃斐鰞?yōu)質(zhì)的陶粒濾料，由于污泥中含有大量有機(jī)物，在進(jìn)行燒制的時(shí)候，能夠顯著地增加陶粒的膨脹系數(shù)，從而燒制出更加輕質(zhì)的陶粒。同樣的，在燒制磚制品的時(shí)候，通過(guò)摻雜污泥也能夠充分利用污泥中的能源，在內(nèi)部留下一些空隙，使得這種磚制品具有保溫隔熱的功效。這種以污泥為原材料生產(chǎn)出來(lái)的優(yōu)質(zhì)陶粒和陶粒磚，不僅具備輕質(zhì)強(qiáng)硬的特點(diǎn)，而且還具有非常好的隔熱保溫的性能，這種磚能夠完美地替代傳統(tǒng)的粘土實(shí)心磚，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保的統(tǒng)一。

2.2 污泥在免燒結(jié)制品中運(yùn)用的可能

國(guó)內(nèi)外對(duì)于污泥建筑材料的運(yùn)用主要是以燒結(jié)制品為主，對(duì)于免燒結(jié)制品的研究運(yùn)用較少。污泥在免燒結(jié)制品中的運(yùn)用主要是在硅酸鹽建筑制品中的運(yùn)用。這種免燒結(jié)的工藝與燒結(jié)工藝相比具有取材簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉、節(jié)約能源等優(yōu)勢(shì)，它的工藝成本得到了大幅的降低。硅酸鹽建筑制品是指硅質(zhì)原料、鈣質(zhì)原料和集料經(jīng)攪拌成型，并在水熱養(yǎng)護(hù)條件下硬化而成的建筑制品，具有取材簡(jiǎn)易、造價(jià)低廉的特點(diǎn)，還可以利用電石渣、粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢棄物作為原料，利廢環(huán)保。具有代表性的硅酸鹽制品有灰砂磚、粉煤灰磚、蒸壓加氣混凝土砌塊等，實(shí)際工程中硅酸鹽制品多用于砌筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體材料，也可以在路面材料中進(jìn)行應(yīng)用。在將污泥運(yùn)用到硅酸鹽制品之前，必須對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理。硅酸鹽制品要以污泥為原材料，必須通過(guò)高溫加熱將污泥進(jìn)行去異味、減量、殺菌，經(jīng)過(guò)熱處理后的污泥產(chǎn)物是以無(wú)機(jī)物為主的殘?jiān)浜蕿榱恪Ｔ谖勰噙M(jìn)行處理后，其中的無(wú)機(jī)組分與硅酸鹽制品中的硅質(zhì)原料成分相似，在進(jìn)行硅酸鹽制品的過(guò)程中，原料中包含的生石灰還能夠?qū)ξ勰噙M(jìn)行再處理，對(duì)污泥產(chǎn)生除臭、殺菌、分解有機(jī)物等作用。因此，將污泥用于免燒結(jié)的硅酸鹽制品是具有非常大可能和優(yōu)勢(shì)的，這不僅能夠滿足我國(guó)新型建筑材料研發(fā)的需求，還能十分高效的處理我國(guó)龐大的污泥排放量，保護(hù)環(huán)境的同時(shí)將污泥轉(zhuǎn)化為促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的資源[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，污泥的處理具有極高的社會(huì)價(jià)值和社會(huì)意義，在不斷發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件下，我國(guó)日益增長(zhǎng)的污泥排放對(duì)環(huán)境造成了極大的危險(xiǎn)，通過(guò)科學(xué)技術(shù)手段，我們能夠?qū)⑽勰噙M(jìn)行有效的處理后運(yùn)用到建筑材料領(lǐng)域，在對(duì)污泥資源化處置進(jìn)行研究的同時(shí)，將建筑材料生產(chǎn)的技術(shù)與利用廢料保護(hù)環(huán)境的理念相結(jié)合，不僅能夠推動(dòng)我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，而且能夠促進(jìn)我國(guó)新型建筑材料的研發(fā)以及土木工程材料領(lǐng)域的科技不斷進(jìn)步。本文通過(guò)研究污淤泥處理以及在硅酸鹽制品中的運(yùn)用，探索了我國(guó)在污泥處理與利用上的道路，促進(jìn)了我國(guó)對(duì)于固體廢棄物利用技術(shù)的研究，也為建筑材料領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展提供了借鑒。